水性双组分聚氨酯涂料的研究进展

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1、水性双组分聚氨酯涂料的研究进展摘要：综述了水性双组分聚氨酯涂料的组成、性能和应用研究新进展。关键词：水性聚氨酯涂料；活化期；双组分；应用双组分聚氨酯涂料具有优良的机械性能（涂膜硬度高、附着力强、耐磨性高等），良好的耐化学品性、耐候性和低温成膜性能，广泛应用于工业防护、木器家具和汽车涂饰等方面。随着各国环保法规的健全和人们环保意识的增强，传统溶剂型聚氨酯涂料中的挥发性有机化合物（VOC）的排放量受到愈来愈严格的限制。开发低污染、高性能、多功能的环保型水性涂料成为涂料技术发展的主要方向。水性双组分聚

2、氨酯涂料将溶剂型双组分聚氨酯涂料的高性能和水性涂料的低VOC排放相结合，成为涂料工业研究的热点。水性双组分聚氨酯涂料由含羟基的水性多元醇和含NCO基的固化剂组成。多元醇组分和固化剂组分各有独特的特性。本文综述了水性聚氨酯涂料的新进展。1水性多元醇体系双组分水性聚氨酯涂料配方是单独的多元醇与异氰酸酯基团的分散50。涂膜后水分蒸发和组件的形式反应交联聚合物网络。虽然2K水性聚氨酯涂料，应该从理论上讲，从溶剂型2K系统，涂料有55相匹配的属性，在实践中，缺乏足够的耐水性，光泽度，耐候性和硬度。水性2K

3、系统的成功，到现在为止，依赖于一些重要的和经常笨拙制定曲折。例如，多元醇的需要，这就需要两个60羟基官能聚氨酯形成反应和水分散性的基团，通常是不市售。丙烯酸酯聚合物与酸和羟基功能的方法之一（美国专利号5075370所示），是由（65自由基聚合）共聚丙烯酸单体和羟丙烯酸酯单体（如羟乙基丙烯酸或甲基丙烯酸羟乙酯）。不幸的是，羟烷基丙烯酸酯是相当昂贵的。此外，也很难使羟丙烯酸酯聚合物都高的羟基官能度和分子量足够低，低VOC，可交联的涂料系统价值。其结果是涂层的物理性质，化学性质比本来是可取的较低水平。

4、最近开发的含羟基丙烯酸聚合物烯丙基醇烷氧基烯丙基醇（见，例如，美国专利号5525，693）克服使用羟丙烯酸单体的一些限制。然而，这些树脂的价值，到现在为止，被证实主要用于溶剂基聚氨酯涂料（见'693专利的例子9-11）或高苯乙烯（>50WT。％），树脂（见美国专利。5646225），而不是用于水性聚氨酯涂料。第二个常见的方式来调整的2K水性聚氨酯涂料的配方是修改的聚异氰酸酯。迄今为止所作的工作大多使用了部分反应，它具有亲水性聚醚（见，例如，美国专利号5200489，5194487，5389718

5、和5563207）更新日期聚异氰酸酯。聚异氰酸酯亲水乳化交联剂，共反应物提高了兼容性。这种方法也有缺点，但是。首先必须合成，亲水性的聚异氰酸酯。第二，更昂贵的亲水性聚异氰酸酯，必须使用（未修改的聚异氰酸酯相比），得到相同的士官功能贡献。第三，亲水性的聚异氰酸酯涂层纳入，往往使得其水敏感性高得无法接受。第三种方法修改的处理，同时保持在制定商业聚异氰酸酯。令人担忧的关键问题是如何充分地分散在水中的异氰酸酯，因为从商业聚异氰酸酯的乳液往往聚集和解决。粒径的聚异氰酸酯是一种方法，减少高剪切混合（见上述雅

6、各布文章引用）。不幸的是，高剪切混合能源密集型的，耗时，需要特殊的设备。添加助溶剂和乳化剂可以帮助，但是，这至少是部分失败使用水系统的目的。需要改进的水性聚氨酯涂料组合物。最好，成分配方，以显著减少油漆和涂料中的VOC和HAPS的水平。最好，组成双组分体系没有涂层的物理性质，基于水性PUD的缺点。一个理想的双组分系统将使用商业的聚异氰酸酯，但不会要求高剪切混合。此外，理想的配方将消除任何需要，从昂贵的羟acryate单体多元醇组件。最后，行业将受益于2K水性聚氨酯配方，使涂料与物理性质，化学性质

7、，包括高光泽度，硬度，耐冲击性，柔韧性，耐候性和耐化学性良好的平衡。2多异氰酸酯体系异氰酸酯单体的选择是决定涂膜性能的因素，脂肪族异氰酸酯单体，如1,6-己二异氰酸酯（HDI）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）合成的固化剂涂膜外观好，干燥速度和活化期具有良好的平衡性。HDI具有长的亚甲基链，其固化剂粘度较低，容易被多元醇分散，涂膜易流平，外观好，具有较好的柔韧性和耐刮性。IPDI固化剂具有脂肪族环状结构，其涂膜干燥速度快，硬度高，具有较好的耐化学品性和耐磨性。但IPDI固化剂粘度较高，不易被多元醇

8、分散，其涂膜的流平性和光泽不及HDI固化剂。异氰酸酯的二聚体和三聚体是聚氨酯涂料常用的固化剂，环状的三聚体具有稳定的六元环结构及较高的官能度，粘度较低，易于分散，因此涂膜性能较好；而缩二脲由于粘度较高，不易分散，较少直接用于水性双组分聚氨酯涂料。为了提高多异氰酸酯固化剂在水中的分散性，常采用亲水基团对其进行改性，适合的亲水组分有离子型或非离子型或二者拼用，这些亲水组分与多异氰酸酯具有良好的相容性，作为内乳化剂有助于固化剂分散在水相中，降低混合剪切能耗。其缺点在于亲水改性消耗了固化剂的部分NCO基